冲击钻孔灌注桩在临海地质地基中的应用
中图分类号： P634 文献标识码： A
1、前言
本项目用地为开山碎石土填海地质，地质条件复杂，与海水连通，渗透性好，因此桩基施工难度较大。项目部通过华润中心-威海湾九里一期桩基施工总结出一套较为适用的施工方案及管控办法，为本项目后续工程建设及类似地质条件的工程建设提供借鉴经验。
2、施工方案
2.1工程概况及现场条件
2.1.1工程概况
基础采用冲击钻孔灌注桩基础，桩径800-1400mm，单桩承载力5278―6514KN，总桩数约1224支，施工总工期55天，施工任务极重。
2.1.2现场条件
根据现场踏勘情况，场内三通一平施工条件如下：
三通：
1、施工用水接入点位于工地西侧如家酒店北，据现场约800米。
2、电源项目部已在施工场地西南侧安装两台630KVA变压器，租用抱海400KVA。施工电量存在缺口，剩余用电量由施工单位自行解决，施工单位联系租用净雅酒店两台800KVA变压器，另行租用2台630KVA变压器。
3、进入场地道路满足施工条件。
一平：场地大部存在前期建港筑坝遗留的临建建筑垃圾，需现场平整。
2.1.3施工进度计划表
序号
施工项目
时间进度
相应材料、机械设备供给
1
施工准备
3天
冲击钻机、铲运机、吊车及其他配套设备进场；材料进场。
2
定位放线
全站仪、水准仪、经纬仪、钢尺等。
3
设备安装
冲击钻机安装及试运行。
4
钢筋笼加工
45天
钢筋笼加工，日加工不少于30个
5
工程桩施工
50天
工程桩施工，日成桩不少于25根
6
竣工清理
1天
设备撤离现场
2.1.4施工现场主要数据
总量
每天
说明
桩数（支）
1052
25
按照50天工期，每天需成桩25支
砼量（m3）
26000
676
开钻第3天需砼量约为2028m3(3倍的每天成桩量），以后每天需砼量逐渐平稳为676m3
废弃泥浆量（m3）
52000
1014
开钻第3天废弃泥浆3042m3(3倍的每天成桩量）每天废弃浆量1040m3
黄泥用量（m3）
20000
400
平均每天用量为400m3
电容量（KVA）
4500
钢筋笼加工（个）
1237
25
每个笼子需2-3节，每天需要70节
道路
现场具有两条道路，并用建筑垃圾压实，门口50m范围设置洗车池，并铺设石子压实
2.2人员组织
项目部由项目总经理担任总协调，下设技术、质量、现场施工管理人员，现场分6个施工区，采取分区管理方式，监理、施工单位管理人员按区块分配，分别对区块内的进度、质量、安全负责。
2.2.2对施工单位的要求
公司主要管理人员到工地办公，提高工作效率及突发事件的处理能力；现场分6个施工区，每个施工区设置2名施工员，2名排浆人员，1名电工，1名安全员；桩机施工人员为固定单独人员，每台桩机6人，所有机械司机设2人，两班倒；针对工程特点安排专人，如交通指挥，砼调度，设备调度；砼调度每2个区设1名专职砼调度，单独针对一家搅拌站进行调度。
2.3材料准备
2.3.1 混凝土
砼总用量约26000m3工期50天，每天用量约670方。为防止一家混凝土搅拌站供应出现供应量不足、设备损坏等原因，现场选用3家混凝土供应商分别是兰德、望岛、凤林。
2.3.2 钢材
钢材选用山东四大钢厂（济南、青岛、莱钢、日照）。
2.3.3 造浆黄土
预计总用量为：20000m3。工地现有存量约4700m3，可供施工12天用。奠基仪式后3月2日-3月8日可进场12000m3，剩余不足量准备高价在望岛村及桥头砖厂购买。
2.4施工设备
桩机根据工程量及施工工期本工程计划投入87台乌卡斯钻机，20台单绳钻机。
吊车主要用于设备移位及下放钢筋笼，计划投入6台，每个施工区域1台。
装载机计划投入4台，每2个施工区域1台，剩余一台用于漏浆严重区域临时调配。
挖掘机用于临时泥浆坑开挖，计划投入3台每2个施工区域1台。
3P泥浆泵计划投入10台，泥浆车运输车10台，临时泥浆周转池内用6台，2台用于泥浆装车，2台备用。
钢筋加工设备按照3个钢筋加工组配备（每个加工组需配备6台电焊机，1台弯曲机，1台截断机）。
钢筋运输采用拖拉机拖运，每2个施工区域1台。
2.5车流量及施工道路
车流量
进入施工现场的车流量主要为砼运输车辆及运送废弃泥浆的车辆。砼运输车辆每天按700m3计算约70车次，废弃泥浆运输车辆每天约110车次（根据实地测试距泥浆抛弃地点往返路程需40分钟，每台车按24小时运送12车次计算），每天进入施工现场的车辆约为180车次。
施工道路
根据车流量施工现场设置3条（2条11m宽的双行道和1条5m宽的单行道）临时施工道路并形成环行。
场地内施工道路采用砼块等建筑垃圾回填压实，要求高于地面不小于50cm。
进入工地50米内施工道路采用1-2cm石子回填压实，并设置洗车池，安排专人冲洗进出车辆。
附《施工道路平面布置图》
2.6桩基施工区域划分
现场划分为6个施工区，每个施工区域内包含临时施工道路、临海面，主楼等，将施工难点分解到每个施工区。总体上采取临时施工道路下、临近大海一侧及主楼桩基优先施工、内部车库桩基后施工的顺序，桩间距小于4D时采取隔孔施工的方法。
因主楼施工在关键线路上，确保主楼满负荷施工是本工程的重点，主楼桩机排布按最大限度进行，桩机数量以满足主楼施工为主，桩机排布不仅能够排开，要保证有混凝土罐车进出的通道，桩施工间距大于4D。先进行沙盘排演练再进行现场排布，在施工中遇到特殊情况及时调整。
2.7质量控制措施
2.7.1钻孔灌注桩各工序质量控制方法
场地平整：场地的耐力满足设备行走施工条件，场地标高高于设计桩顶标高0.6m以上，使用水准仪测量控制。
孔位放样：轴线偏差小于1cm，桩位偏差小于2cm，并在场区内沿轴线方向设置控制网，使用全站仪和钢尺测量控制。
护筒埋设：埋设深度大于60cm，埋设要牢固，护筒顶高于地面20cm，护筒壁距离桩位相同，使用钢尺测量控制。
钻机就位：钻机应牢稳，锤头起落钢丝绳正对孔位偏差不得大于1cm，使用钢尺测量控制。
孔位检查：轴线偏差小于1cm，桩位偏差小于2cm使用全站仪和钢尺测量控制。
钻孔：须达到勘察报告入持力层深度，入岩后每钻进20cm冲捞出的岩粉持续1.0米与前期勘察时岩样相符，有效桩长使用标尺绳和钢尺控制测量。
成孔检查：成孔时孔位中心偏差不得大于10cm，使用钢尺测量控制。
清孔：孔底沉渣清除干净，泥浆含砂量小于4％，使用检测仪器或捞砂斗测量控制。
清孔检查：测锤入孔底时无粘稠感，与孔底岩石撞击感觉明显，使用测锤控制，检查人员要熟练准确。
下钢筋笼：控制钢筋笼的桩顶标高，高出设计笼顶标高10cm，使用钢尺测量控制。
导管安装：导管下入必须居中，导管底口与孔底的距离为0.3～0.5m，导管接头处采用法兰连接，接口使用胶圈密封，使用钢尺测量控制。
测量沉渣：沉渣厚度不应大于50?，测量大于50mm时，应继续进行清孔，直至小于50mm，使用钢尺和钢制测锤测量控制。
灌混凝土：连续灌注砼，严禁中途停工，在灌注过程中经常用钢制测锤来探测砼面的上升高度，使用钢尺和钢制测锤测量控制。
停止灌注：砼灌注高度高出设计桩顶标高0.8m，使用钢尺测量控制。
2.7.2减少潮汐对混凝土灌注影响的措施
临一侧桩基施工时受海水潮汐影响大，由临海一侧向场地内的顺序施工，临海桩基施工完成后可对地基土产生一定的固化并起到一定阻水作用、减轻海水潮汐对场地内的影响，降低漏浆、塌孔等事故的机率，从而在一定程度上加快施工进度。
根据潮汐表推算潮汐时间，尽量避免临海面施工时在潮汐时间换浆、混凝土灌注。
2.8现场应急措施
2.8.1、道路通行
确定砼供应商后及时到交警部门汇报工地实际情况，并办理临时施工通行证。
尽量避免高峰期灌注砼。
时刻关注现场施工道路通畅情况，现场24小时配备挖掘机随时配合修路，保持道路正常通行。
突发车辆机械事故，第一时间把车辆拖到不影响道路通行的区域，并通知24小时待命维修组进行抢修。
2.8.2、设备维修
工地配足叶轮泥浆泵、桩机钢丝绳、桩机离合片、桩机刹车片及维修锤头用的轨道钢等常用易损件。
现场机械设备出现故障后维修主体为桩机操作人员，同时项目部从工程维修车间调配6名设备维修技师，24小时常驻工地负责设备抢修。
2.8.3、砼供应
除了已经商谈好的3家搅拌站（原计划每家供两个施工区），增加瀚威和万鑫搅拌站为应急供砼商，签订应急供应合同。
2.8.4黄泥供应
联系蔬菜工地（温泉高架桥附近）和西门工地供应，并与桥头砖厂商谈好，黄泥供应不足时，，从砖厂供应。
3沙盘演练
为确保华润中心一期桩基工程保质、保量、保安全且按进度要求顺利完工，威海华润中心住宅一期项目部针对桩基方案的可行性进行论证，采取了“沙盘演练”法，预先对施工过程中的机械施工行走路线进行模拟，在实际施工中取得了较好的效果。
3.1 沙盘模型
3.2施工过程
3.2.1施工准备
（1）平整场地
（2）铺设电缆、配电箱
（3）挖大小泥浆池和准备泥浆泵
（4）进场钢筋检测
（5）钢筋笼制作、检查
3.2.2测量放线、施放桩位
以规划测量单位提供的水准点及测量控制网进行引测，在轴线的延长线上做点建立控制网，每个控制点采用不少于0.2m3砼浇筑，中间放置埋件，在埋件上刻十字作为轴线引测点，根据测量控制网施放桩位。在桩基施工过程中，每天对现场测量控制点和桩位进行校核并作好有效保护,校核采用全站仪和尺量两种方法。
3.2.3护筒埋设的顶端和底端深度控制措施
埋设护筒时，护筒顶面高于周围地面不少于800mm，护筒底端埋设深度不低于1500mm。在松散地层中，地层的环箍效应作用小，再加上受潮汐变化的影响，极易造塌孔、埋锤头现象，所以冲击钻进过程中，要不断向孔内补充泥浆，提锤头、停机时，也要密切注意桩孔内水头高度，及时向桩孔内补充泥浆，保持孔内水位高于护筒内底脚0.5m以上，提高桩孔内水头压力来平衡外部地下水压力至关重要。
护筒埋设的顶端和底端深度控制措施
3.2.4钻机就位
钻机就位时，要事先检查钻机的性能状态是否良好，保证钻机工作正常。使用吊车搬运，要求钻机要稳固、平整，确保在施工中不发生倾斜、移动，底盘要水平。冲击钻中心钢丝绳、钻头中心和桩位中心点应位于同一铅垂线上。
3.2.5泥浆指标控制
施工中要严格控制泥浆各项性能指标，在回填层钻进时泥浆比重为1.3～1.5较适合，在一般地层钻进时应控制在1.2～1.5。泥浆的含砂率越小越好，含砂率大时会降低粘度、增加沉淀、磨损钻具，停钻时易造成埋钻、卡钻事故。特别是存在易坍塌的大块石填土地层，现场施工技术人员要重视泥浆的质量控制和检测，本工程要求泥浆密度1.2～1.5，粘度18～28s，含砂率≤4%，胶体率≥95%，失水率≤20mL/30min，泥皮厚≤3mm/30min。泥浆中可掺入膨润土粉末，以提高泥浆性能指标。
现场测量泥浆稠度、含砂率、泥浆比重
3.2.6冲击成孔
冲击成孔灌注桩是利用冲锥式钻头提升一定高度后自由下落的冲击力来破碎岩石、排除碎块后成孔，再用掏渣筒、泥浆循环或其它方法将钻渣岩屑排出，从而形成桩孔。施工过程中，每钻进2～3m，用直尺测量一次冲击钻中心钢丝绳的偏位，以便随时修正孔斜，容许垂直度偏差不得大于1%。
3.2.7清孔取样
钻进过程中及时清孔取样，按顺序置入岩芯箱内，做好标签记录；正常钻进未进入基岩前，每不大于3m，清孔取样一次；计入基岩后，非桩端持力层每钻进300~500mm，清孔取样一次；进入桩端持力层每钻进100~300mm，清孔取样一次，确定进入持力层后，进入持力层深度要满足设计要求。清孔取样时，对照地质报告，一般新破碎的岩样颜色光亮，呈棱角状，而砂石颜色暗淡，呈亚圆状。
3.2.8清孔
清孔是冲孔灌注桩施工保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度。工程桩孔因有较厚的松散易坍土层，清孔后不能立即终孔，而在孔内下入钢筋笼，安装好灌浆导管后进行二次清孔作业，保证砼成桩质量。
3.2.9钢筋笼吊放
起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点设在钢筋笼箍筋与主筋连接处，且吊点对称并一次性起吊，以保证钢筋笼在起吊时不变形。吊放钢筋笼入孔时应对准孔位，保持垂直，轻放、慢放入孔，不得左右旋转，若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理，严禁高提猛落和强制下落。下放钢筋笼时要求有技术人员在场，现场测护筒顶标高，准确计算长度，以控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题。
3.2.10水下灌注砼
成孔和清孔质量检验合格后开始灌注砼。本工艺采用自由塞隔水，导管下入必须居中，下入长度和实际孔深必须严格丈量，使导管底口与孔底的距离保持在0.3～0.5m。首浇砼必须保证埋管深度不小于1.5m，由于漏斗容积不足1m3，在实际操作中投入球胆、放入锥塞，当砼灌满漏斗立即拔起塞子，继续向漏斗补加砼，使砼连续浇注。灌注砼要连续从漏斗口边侧溜滑入导管内，不可一次放满，以免产生气囊。要准确测量砼灌注深度和导管埋深后方可拔管。导管埋深不得大于6m，也不得小于2m。为确保桩顶质量在桩顶设计标高以上加灌一定高度，一般在0.8～1.0m。连续灌注砼，严禁中途停工，在灌注过程中经常用钢制测锤来探测砼面的上升高度；砼灌注高度应高出设计桩顶标高0.6m。
4、桩基检测
4.1 本工程桩基采用100%的小应变检测，根据小应变检测情况选择桩基总数的10%进行抽芯检测。
4.2、初期因测量设备及人员没及时到位，原计划3天完成的放线，实际6天时间才完成，经对设备、人员调整后放线工作进展顺利。
4.3、对冲孔灌注桩的锤头每次成桩完成后应及时进行修理，否则锤头形成“八”字型，容易造成卡锤。
4.4、因详勘勘探点间距较大，地库为25m，主楼勘探点间距10m以上，而13#、14#楼区域存在较大石块且密集无法通过勘探进行详细描述，因此给桩基后期施工造成较大困难。建议后续工程主楼范围内适当加大详勘密度。
4.5、桩基检测遇到的问题：桩基检测钻芯过程中由于桩身砼强度等级较高，混凝土强度等级为C45，且桩身长度较长，钻进过程的后期钻机钻头相对易发生偏移。因此，桩基检测前对检测人员的交底工作尤为重要。
结束语
综上所述，冲击钻孔灌注桩施工中，严格按照规范要求施工。切实加强质量管理意识，加强施工人员的责任心，因为钻孔灌注桩的是十分繁杂的系统性工程，一个细节上出现偏差都将不利于整个桩基施工，只有按照施工标准进行施工才能为后期建设做好准备。
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